微-纳米SiC/聚丙烯复合材料的制备与力学性能

SiC具有优异的力学与功能性能,作为增强相,在复合材料领域具有广阔的应用前景.采用双螺杆挤出、注塑成型方法制备了微-纳米SiC/聚丙烯(PP)复合材料.分别采用硅烷(KH-550)和钛酸酯(NDZ-201)两种偶联剂对微米(10 ìm)和纳米(50 nm) SiC复合粉体进行表面处理,研究了偶联剂、SiC粉体粒度及添加量对SiC/PP复合材料的弯曲强度、冲击强度、弯曲模量、弹性模量和热变形温度的影响.结果表明,经KH-550/NDZ-201混合偶联剂改性的微-纳米SiC粉体共同增强PP材料的综合力学性能最好,其弯曲强度、冲击强度、弯曲模量、弹性模量和热变形温度比纯PP材料分别提高了40%,8.7%,141%,142%和33%.经钛酸酯改性的SiC/PP复合材料的力学性能优于硅烷和混合偶联剂(KH-550/NDZ-201)改性的SiC/PP复合材料.     

钛酸钾晶须/聚丙烯导热抗静电复合材料的制备与性能

采用热压成型工艺制备了导电钛酸钾晶须(PTWs)/聚丙烯(PP)复合材料,研究了晶须用量对复合材料导热性能、抗静电性能和力学性能的影响。结果表明,随着PTWs用量的增加,PTWs/PP复合材料的热导率提高、体积电阻率和摩擦静电荷下降;材料的拉伸强度、弯曲强度均随PTWs用量的增加呈先增大后减小的趋势;而熔体流动速率则呈增大趋势。当PTWs体积分数达到0.38%时,材料的热导率达到最大值0.5105 W.m-1.K-1,电阻率降低到109Ω.cm以下,满足一般抗静电材料的要求。     

纳米ATO改性PP/PS共混体系的研究

采用熔融共混的方式制备了纳米ATO/聚丙烯/聚苯乙烯(ATO/PP/PS) 纳米复合材料,分析了复合材料的微观相态结构,并对复合材料的物理力学性能及结晶与熔融行为进行了研究.研究结果表明加入PS对PP结晶行为影响不大,但导致PP熔点下降;纳米ATO的加入可提高PP结晶温度和熔点.纳米ATO的加入能降低PS分散相尺寸,改善体系的相容性; 只要体系中加入质量分数少于10%的ATO,就能很大程度提高合金的冲击韧度及拉伸强度.     

基于聚丙烯的介电复合材料研究进展与挑战EI北大核心CSCD

介电电容器因具有功率密度高、充放电速度快和循环寿命长等优点,在脉冲功率武器装备、输变电工程和5G通讯等方面具有广阔的应用前景。聚丙烯(PP)具有高抗击穿强度、低介电损耗和良好的可加工性,是目前商业应用最广泛的介电材料之一,但其介电常数低,储能密度难以提高,很大程度上限制其应用。基于PP的复合或者改性可以有效提高其储能密度,因而成为当前的研究热点。本文综述近年来介电复合材料的分类和存在的问题,将填料/聚合物复合材料和全有机复合材料两种合成策略与PP的储能性能提升联系起来,从无机陶瓷填料/PP、导电填料/PP、核-壳结构填料/PP、三元复合材料、交联、共混、多层结构设计等方面重点讨论PP基介电复合材料的研究进展。最后总结开发高性能PP基介电复合材料面临的挑战,对未来研究进行展望。     

钽-二硫化钼高强自润滑复合材料的研究

本文研究了Ta—MoS_2系P/M复合材料的制备工艺和性能,重点研究了添加少量合金元素以及其他有关参数对材料综合性能的影响。结果发现,少量合金元素的加入显著提高了材料的机械强度,材料仍具有低摩擦低磨损的特性。     

SiC含量对Al/SiC纳米复合材料干滑动磨损、腐蚀以及腐蚀磨损行为的影响（英文）

纳米复合材料的腐蚀、腐蚀磨损以及干摩擦磨损行为非常复杂,受化学、物理和机械等多方面因素影响。采用机械球磨、冷压和热挤压技术制备Al/SiC纳米复合材料,研究纳米SiC含量对材料硬度、干滑动磨损、腐蚀和腐蚀磨损行为的影响。采用电化学极化测试研究了复合材料在3%NaCl溶液中的抗腐蚀性能。采用盘-销装置研究了复合材料的干滑动磨损和在3%NaCl溶液中腐蚀磨损性能。利用扫描电子显微镜研究了材料及磨损表面的显微组织。结果表明,随着SiC含量的增加,纳米复合材料的干滑动摩擦和抗腐蚀性能均得到提高。由于溶液的润滑作用,使材料软化的摩擦因数和摩擦生热均降低。与基体合金相比,纳米复合材料的强度和抗腐蚀性能提高,因此其抗腐蚀磨损性能也提高。对于未增强的基体合金,其磨损机理为黏着磨损,而对于Al/SiC纳米复合材料,磨损机理转变为磨粒磨损。     

Sol-gel法制备石英纤维增强石英陶瓷基复合材料及其性能研究（英文）

以硅溶胶和无机硅树脂为原料,通过液相渗积-原位固化成型技术和溶胶-凝胶法(So1-gel)制备了2.5D石英纤维增强石英陶瓷基复合材料。研究了无机硅树脂凝胶的差热分析,并对复合材料的致密化、机械强度及不同热处理温度对微州结构的影响做了分析,结果显示So1-gel法是制备SiO_(2f)/SiO_2复合材料的有效措施,浸渍无机硅树脂原料的复合材料密度由1.63 g/cm~3增加到1.72 g/cm~3,抗拉伸强度和压缩强度分别达到50和130 MPa,均有大幅度的提高,基体与纤维界面的脱黏和纤维的拔出说叫复合合材料为非脆性断裂。     

通过基体晶粒和颗粒分布异质结构的调控协同提升AlNp/Al复合材料的强度-塑性(英文)

为了获得优异的强塑性能,采用液固反应结合后续的热机械处理方法制备了3种具有不同微观组织构型的异构AlN_p/Al复合材料,详细研究了AlN颗粒分布和基体晶粒组织构型对拉伸强度和塑性的影响。结果表明,复合材料的强度和塑性同时提高。其中,具有较弥散颗粒分布的Uniformed-AlN_p/Al复合材料表现出优异的极限抗拉强度(～387?MPa)和断裂伸长率(～9.1%)。与其他文献报道的颗粒增强铝基复合材料相比,该复合材料具有较好的比强度和延展性组合。此外,计算了异质变形诱导(HDI)应力。结果表明,在Uniformed-AlN_p/Al复合材料中,HDI应力显著增加。揭示了HDI应力在提高AlN_p/Al复合材料的强度和塑性中起着至关重要的作用。     

Al2O3-ZrB2-C复合材料性能研究

研究Al2O3-ZrB2-C复合材料,旨在作为金属熔体连续测温用热电偶保护管材料.主要研究了ZrB2对复合材料高温性能的影响.研究表明,随ZrB2含量增加,材料的机械强度增大.ZrB2不但能提高材料的高温性能,而且还可以起到抗氧化的作用,改善材料的抗热震性能和抗渣侵蚀性能.     

热处理对WCp/B4Cp/6063Al复合材料组织与力学性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了WC_p/B₄C_p/6063Al复合材料,通过SEM和TEM对复合材料的显微组织进行了表征,研究了热处理工艺对复合材料力学性能的影响。结果表明,热处理能使复合材料的拉伸强度明显增加,与T4热处理相比,T6热处理能使复合材料获得更大的拉伸强度,但材料的伸长率和冲击韧度要小于T4态的。热处理后复合材料的断裂形貌表现为基体合金的韧性断裂、基体和颗粒间的界面脱粘和颗粒断裂现象。热处理后复合材料出现了新的析出相,这有助于提高复合材料的拉伸强度。     

SiCp含量和尺寸对Al基复合材料摩擦学特性的影响

通过分析SiCp/Al基复合材料中第二相SiCp的含量、分布和尺寸对其性能的影响,深入地研究了微米、亚微米SiCp/Al复合材料的摩擦磨损特性,尤其是SiCp/Al复合材料磨损亚表层特性的影响.研究结果表明:复合材料的磨损是粘着磨损、微切削和剥层的共同作用,SiCp对材料粘着磨损有一定的抑制作用,且随着SiCp粒度和含量的增大,SiCp/Al基复合材料的耐磨性也随之增加;由于SiCp承担了部分载荷和表层存在着机械混合层,因此复合材料具有比其基体金属更高的耐磨性.     

等径角挤压层状复合材料的扩散连接（英文）

研究了等径角挤压层状复合材料的微观组织、扩散和机械结合行为以及显微硬度分布。在室温和高温(300°C)下采用1～4道次等径角挤压工艺制备Al-Cu和Cu-Ni层状复合材料。扫描电镜微观结构表征及抗剪强度试验结果表明,由于在等径角挤压过程中具有更高的塑性变形容忍度,4道次等径角挤压试样层片材料之间的结合强度远远高于1道次样品。此外,剪切强度数据表明,升高等径角挤压温度会使试样的剪切强度显著增加,这主要是由于Al/Cu和Cu/Ni界面在高温下形成了扩散连接。等径角挤压Cu/Ni/Cu复合材料的高温剪切结合强度明显高于等径角挤压Cu/Al/Cu复合材料。     

Al2O3-ZrB2-C复合材料性能研究

研究Al2O3-ZrB2-C复合材料，旨在作为金属熔体连续测温用热电偶保护管材料。主要研究了ZrB2对复合材料高温性能的影响。研究表明，随ZrB2含量增加，材料的机械强度增大。ZrB2不但能提高材料的高温性能，而且还可以起到抗氧化的作用，改善材料的抗热震性能和抗渣侵蚀性能。     

Ti_3AlC_2颗粒含量对Ti_3AlC_2/ZA27复合材料性能的影响（英文）

通过无压烧结技术和机械合金化技术,在烧结温度为870℃,保温时间为2.5 h的工艺条件下,制备了4种含有不同体积分数的Ti_3AlC_2颗粒的Ti_3AlC_2/ZA27复合材料。研究了Ti_3AlC_2颗粒含量对Ti_3AlC_2/ZA27复合材料的硬度、密度,拉伸强度和弯曲强度的影响。结果表明界面处的微弱化学反应有助于提高复合材料的界面结合能力,进而提高Ti_3AlC_2/ZA27复合材料的机械性能。此外,随着Ti_3AlC_2颗粒含量增多,Ti_3AlC_2/ZA27复合材料的硬度和力学强度都随之增大,这主要归因于纳米尺度的Ti_3AlC_2颗粒的弥散增强结果。然而,随着Ti_3AlC_2颗粒增加到40 vol%,由于孔隙的增多,Ti_3AlC_2/ZA27复合材料的硬度和力学强度又出现下降。对比制得的4种Ti_3AlC_2/ZA27复合材料,30Ti_3AlC_2/ZA27复合材料具有最大的抗拉强度、抗弯曲强度以及维氏硬度,分别为310,528和1236 MPa。这些优异的性能除了归因于良好的界面结合,还归因于Ti_3AlC_2颗粒的细晶强化和弥散强化作用。     

复合材料失效及其强度理论

材料的失效破坏是一个复杂的过程,迄今为止已有上百个理论模型来研究材料的强度问题,本文重点介绍了统一强度理论,它给出了一系列破坏准则,并建立了准则之间的关系.根据复合材料的特点以及基体、增强相、界面、工艺对复合材料强度的影响关系,阐述了复合材料的宏观强度理论中不同破坏准则之间的差异和特点,并指出采用宏观与细观相结合的方法研究复合材料损伤和强度理论的必要性.     

表面改性对纳米SiO_2增强木纤维/PP复合材料微观结构及性能的影响

为研究经表面处理的纳米SiO_2在复合材料内的分散状态及其对复合材料性能的影响,选择硅烷偶联剂KH570对纳米SiO_2进行表面改性,分别通过激光粒度仪、傅里叶红外光谱分析仪、接触角测定仪表征纳米SiO_2的改性效果,采用XRD、SEM对经表面处理后的纳米SiO_2在木纤维/PP内的分散状态进行表征,测试并分析其力学性能、吸水膨胀率和吸水率。结果表明:当KH570的质量分数为5%时,纳米SiO_2的平均粒径为62nm,KH570可以成功接枝在纳米SiO_2表面。其对木纤维/PP复合材料的力学性能提高最优,吸水膨胀率与吸水率最低,弯曲强度达到52.6 MPa,拉伸强度为30MPa,冲击强度可以达到11.8kJ/m2;相比添加未经过表面改性的纳米SiO_2,分别提高了75%,20%和47.5%。     

基于机械搅拌和烧结工艺制备的GNPs/Al复合材料特性研究

采用机械搅拌和烧结工艺制备了GNPs/Al复合材料,实现了无损伤GNPs的完全铺展及在铝基体中均匀弥散分布。研究了GNPs对复合材料粉末冷压-烧结致密化行为的作用机制,阐明了GNPs对复合材料强度和塑性的作用机理,探讨了烧结时间对GNPs/Al复合材料力学性能的影响规律。结果表明,GNPs含量低于0.5%,烧结态GNPs/Al复合材料相对密度达到98%以上。烧结态Al-0.5wt.%GNPs屈服强度达到204MPa,相对于纯铝提高了18.6%。以Al-0.5wt.%GNPs为例,烧结6h后,复合材料硬度为61.5HV,屈服强度为173MPa,压缩应变40%时未发生明显破坏。     

SiC颗粒增强铝基复合材料的制备技术及性能研究进展

SiC颗粒增强铝基复合材料具有高的比强度、高的比模量、高的耐磨性以及优异的抗腐蚀性能,在机械结构轻量化设计方面是替换传统钢铁的最佳选择材料之一,在汽车、机械、航空及电子封装等领域具有广阔的应用前景。因此,备受各界科研工作者的关注。对SiC颗粒增强铝基复合材料的制备方法、性能、强韧化机制进行了归纳总结,分析并探讨了SiC/Al复合材料的制备技术难点及改进方法,最后对SiC/Al复合材料的研究及应用进行了总结与展望。     

Ti3AlC2颗粒含量对Ti3AlC2/ZA27 复合材料性能的影响

通过无压烧结技术和机械合金化技术,在烧结温度为870 °C,保温时间为2.5h的工艺条件下,制备了四种不同体积含量的Ti3AlC2 颗粒含量的Ti3AlC2/ZA27复合材料。研究了Ti3AlC2 颗粒含量对Ti3AlC2 /ZA27复合材料的硬度,密度,拉伸强度和弯曲强度的影响。结果表明界面处的微弱的化学反应有助于提高复合材料的界面结合能力,进而提高Ti3AlC2 /ZA27复合材料的机械性能。此外,随着Ti3AlC2 颗粒含量增多,Ti3AlC2 /ZA27复合材料的硬度和力学强度都随之增大,这主要归因于纳米尺度的Ti3AlC2颗粒的弥散增强结果。然而,随着Ti3AlC2 颗粒的增加到40 vol. %, 由于孔隙的增多,Ti3AlC2 /ZA27复合材料的硬度和力学强度又出现下降。对比制得的四种Ti3AlC2 /ZA27复合材料,30Ti3AlC2/ZA27复合材料拥有最大的抗拉强度、抗弯曲强度以及维氏硬度,分别为310 MPa,528 MPa 和1.24 GPa. 这些优异的性能除了归因于良好的界面结合,还归因于Ti3AlC2颗粒的细晶强化和弥散强化作用。     

聚丁烯(PB)/石墨复合材料结晶和力学性能的研究

本文利用钛酸酯偶联剂NDZ-101处理石墨,采用熔融法制备了聚丁烯(PB)/石墨复合材料.利用DSC、XRD等研究了材料晶型、结晶度随结晶时间的变化,同时研究了复合材料结晶性能对其力学性能的影响.研究表明,随着结晶时间的增加,PB/石墨复合材料的晶型由Ⅱ转变为Ⅰ,石墨的加入加速了晶型的转变;随着石墨含量的增加,PB/石墨复合材料的拉伸强度和抗弯强度增加,而冲击强度降低;当PB/石墨复合材料中石墨含量为15%(质量分数)时,随着晶型的转变和结晶时间的增加(从2 h到96 h),复合材料的拉伸强度从17.34 MPa增加到26.59 MPa,弯曲强度也增加了20%,而冲击强度却降低了大约50%.